混凝土沉箱工藝原理

混凝土沉箱是用于泥水坑(流沙坑)基坑開挖的一種輔助性技術(shù)丁藝，其原理是：在地面或地坑內(nèi)，使用先制作開口的鋼筋混凝土沉箱(待沉箱混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后)，在沉箱內(nèi)挖土使沉箱逐漸下沉。沉箱本身依靠自重，克服其與土壁之間的摩阻力，邊下沉邊控制沉箱的位置及垂直度，不斷下沉直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。最終利用沉箱將流沙很好地控制在基礎(chǔ)施工范圍外。

地質(zhì)情況較為復(fù)雜的泥水坑、流沙坑。且采取常規(guī)的降排水措施不能解決的基礎(chǔ)施工。

有些鐵塔基礎(chǔ)常位于高地下水位、強(qiáng)流沙地帶，地質(zhì)情況復(fù)雜。施工難度大，且工藝質(zhì)量較難控制。為了減少因地質(zhì)情況造成的基礎(chǔ)根開、高差等尺寸超標(biāo)，施工工藝達(dá)不到要求，采用混凝土沉箱基礎(chǔ)可有效防止基坑塌方造成安全事故。

沉箱應(yīng)安放在粒狀基礎(chǔ)上，其公稱尺寸應(yīng)決定于預(yù)計(jì)在施j二期和使用時(shí)的波浪作用。把沉箱放在經(jīng)整平的現(xiàn)有的砂質(zhì)海底上作為基礎(chǔ)或許是可能的，條件是在無風(fēng)浪時(shí)安放沉箱，有層保護(hù)性抗沖刷護(hù)坦以及能得到必要的抗滑力。

在現(xiàn)有海底土質(zhì)不適合或不規(guī)則的地方，應(yīng)當(dāng)用適當(dāng)?shù)牟牧蟻碇脫Q到需要的深度，用以保證均勻的座落。或者也可以在安放后的沉箱底下灌漿來得到一個(gè)平整的基床。這也可以增加抗滑力和減少基礎(chǔ)材料為波浪作用所擾動。

混凝土沉箱可以在平面上制成多種形狀。最普通的形狀是矩形，而圓形和多圓格形也是采用的。

通常沉箱最大平面尺寸限制在約30m，以避免過高的縱向應(yīng)力，但曾經(jīng)采用過超過100m長的沉箱。

大型沉箱通常需用內(nèi)隔墻加強(qiáng)。內(nèi)隔墻可以減小底板及墻身的厚度。通常墻為現(xiàn)澆，但預(yù)制構(gòu)件也曾用過，與已完成結(jié)構(gòu)用后張法相連。而在沉箱浮運(yùn)時(shí)，隔艙也可以用作壓載艙。

為增加穩(wěn)定性，底板往往向外突出。這應(yīng)予保護(hù)或設(shè)計(jì)得使不被船舶意外損壞。

用預(yù)制混凝土構(gòu)件作為模板澆注厚的大體積混凝土墻．可以建造沒有隔墻的沉箱。沉箱就位后，用導(dǎo)管混凝土形成內(nèi)部底板并填充墻的空隙。沉箱中心可以留出不填，用以減少承載壓力及地震時(shí)的假想質(zhì)量。

沉箱應(yīng)在內(nèi)部角隅處設(shè)置寬的八字以避免局部開裂，并在邊棱削角以盡量減少機(jī)械損壞。

(1)施工方便，且工期較短，與常規(guī)的施工方法比較成本較低。

(2)結(jié)構(gòu)具有很好的整體性和剛性，而且自重較大，下沉?xí)r不怕翻砂，這樣減少了對大型重型起重設(shè)備的依賴。

(3)解決了因塌方造成基坑開挖占地面積大的問題，較好的保護(hù)了自然環(huán)境。

一、沉箱位置的定位測量

鐵塔基礎(chǔ)位置確定后，分坑確定基礎(chǔ)4條腿的沉箱位置，然后進(jìn)行沉箱位置的放樣、澆筑。沉箱位置定位準(zhǔn)確是確保后續(xù)基礎(chǔ)施工不偏心，基礎(chǔ)根開等尺寸正確的前提。

沉箱位置與標(biāo)高控制點(diǎn)的設(shè)置：在沉箱外部地面及沉箱壁頂部設(shè)置縱橫十字中心線和水準(zhǔn)基點(diǎn)，便于通過經(jīng)緯儀的測量和復(fù)核，達(dá)到控制沉箱位置和標(biāo)高的目的。

二、沉箱下沉質(zhì)量控制

在沉箱外壁周圍測點(diǎn)彈出水平線，在下沉過程中安排專人用經(jīng)緯儀或吊線錘隨時(shí)觀測沉降值和中心偏差值，測量時(shí)如發(fā)現(xiàn)沉箱有傾斜、位移、沉降不均或扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，超深的一側(cè)應(yīng)立即停止挖掘，而著重對較淺的一側(cè)進(jìn)行挖掘，使之逐漸調(diào)整過來，達(dá)到平衡狀態(tài)。

沉箱可以用下列方法干施工制作：

(a)在水邊的陸地上制造，然后將沉箱在做好的斜坡上滑下，用起重機(jī)或升降式船塢下水，或者把沉箱前面和下面的土有控制地挖去使沉箱下水；

(b)在圍堤后面制造，然后在高水位時(shí)將圍堤挖去并浮運(yùn)沉箱下水；

(c)在干船塢內(nèi)制造；

(d)在浮船塢內(nèi)制造。

在陸上或躉船上澆注所需容許浮運(yùn)沉箱的最小高度后下水，用水上澆注沉箱壁的的余下高度來完成制造．逐步增加吃水，這種方法往往是經(jīng)濟(jì)的。

水上澆注沉箱理所當(dāng)然地要求平靜的水域條件。

根據(jù)沉箱預(yù)制和運(yùn)移下水情況的不同，沉箱的出運(yùn)工藝主要可歸納為以下幾種。

沉箱斜坡滑道出運(yùn)沉箱

滑道式預(yù)制沉箱，有橫、縱移式和縱移式，在平臺上預(yù)制沉箱后，用千斤頂頂起沉箱，將墊車（或臺車）置于其下，就位后放松千斤頂，將沉箱放落到墊車上，然后用絞車將墊車沿橫移軌道拖移至下水滑道的臺車上，用絞車?yán)|索控制下滑速度，利用滑道的坡度使沉箱直接下水。橫、縱移式的平臺設(shè)在滑道的一側(cè)或兩側(cè)，沉箱可預(yù)制一個(gè)出運(yùn)一個(gè)，平臺能及時(shí)周轉(zhuǎn)；沉箱出運(yùn)時(shí)，要先橫移，而后縱移下水，除配縱移車外尚需配橫移車，設(shè)備費(fèi)用高?？v移式的平臺設(shè)在滑道的縱軸線上，沉箱要成批預(yù)制和運(yùn)出，平臺不能及時(shí)周轉(zhuǎn)，沉箱出運(yùn)時(shí)不經(jīng)橫移直接下水，只需配縱移車，設(shè)備費(fèi)用低。

沉箱氣囊出運(yùn)沉箱

氣囊出運(yùn)沉箱的工作原理與滾筒搬運(yùn)重物的原理相似，是在沉箱的下面放置可充氣的圓形膠囊，通過充氣加壓頂升沉箱，再在需移動的方向上施加牽引力，使氣囊產(chǎn)生滾動，從而達(dá)到搬運(yùn)沉箱的目的。由于氣囊在沉箱的壓力下會產(chǎn)生較大變形，增大了與地面的接觸面積，使單位面積地面的壓力減少，且分布較均勻，所以對場地的適應(yīng)性強(qiáng)。在臺座上預(yù)制沉箱后，將頂升氣囊塞入沉箱底部的地溝內(nèi)，然后充氣頂升沉箱，頂升完成后通過墊木支墊，置入若干圓柱形行走氣囊，膠囊充氣后將沉箱頂升、坐落于行走氣囊上，然后利用卷揚(yáng)機(jī)的牽引力使氣囊滾動帶動沉箱移動，通過搭岸浮船雞下水。

沉箱臺車出運(yùn)沉箱

在臺座上預(yù)制沉箱后，將液壓千斤頂或頂升氣囊置入沉箱底部的地溝內(nèi)，然后開動加壓油栗頂升沉箱。沉箱頂升完成后移入臺車，將沉箱坐落于臺車上，用卷揚(yáng)機(jī)牽引臺車沿軌道移動，帶動沉箱移動至岸邊浮船瑪上下水。

沉箱滑板出運(yùn)沉箱

在臺座上預(yù)制沉箱后，采用氣囊或千斤頂頂升沉箱，墊木支墊，下放地溝蓋板。沉箱兩側(cè)布置預(yù)制混凝土限位塊，將已涂抹鞋脂油的四氟板拉入沉箱底部，將沉箱坐落于板上，然后用卷揚(yáng)機(jī)牽引沉箱平移。其他還有根據(jù)預(yù)制場地小的特點(diǎn)，利用氣囊平移、起重船吊運(yùn)下水；根據(jù)沉箱較小的特點(diǎn)，乘潮進(jìn)行預(yù)制，再利用浮箱或起重船進(jìn)行助浮等沉箱出運(yùn)工藝。

沉箱從預(yù)制場或存放場拖運(yùn)至安裝現(xiàn)場后，趁落潮采取傍拖（跨拖）、慢速拖進(jìn)安裝位置，系上纜，待潮落至沉箱底距基床頂約左右時(shí)，通過滑輪組用人力收放纜，定位后隨潮落自沉，或開進(jìn)水閥門灌水下沉，邊下沉邊收緊纜對位。沉落在基床后，檢測偏位、縫寬，如不合格，應(yīng)抽水、起浮，重新安裝。當(dāng)采用隨潮落自沉?xí)r，沉箱應(yīng)適當(dāng)灌水，使沉前吃水比浮游穩(wěn)定吃水大以上，以便偏位或縫寬不合格而需抽水、起浮，重新進(jìn)行安裝時(shí)，沉箱還處于穩(wěn)定狀態(tài)。沉箱沉落在基床后，需開進(jìn)水閥門灌水，并如同開進(jìn)水閥門下沉一樣，隨漲潮灌滿水后才關(guān)閉進(jìn)水閥門，以防止沉箱隨漲潮而浮起，并增加沉箱抗波浪、水流的穩(wěn)定性。如浪較大或流較急，通過滑輪組用人力收緊纜繩，尚難以穩(wěn)住沉箱時(shí)，可以在沉箱頂上預(yù)埋吊耳，采用起重船一吊裝架的方法，吊安沉箱。吊安時(shí)，沉箱內(nèi)灌滿水，以增加其抗浪、流的能力，并按擺動中心對位，松鉤下落沉箱 。